Mendelova univerzita v Brně

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva

Izolační materiály pro použití v dřevostavbách BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

2010/2011

Pavlína Brodská

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Izolační materiály pro použití v dřevostavbách zpracovala sama a uvedla jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.

Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladu spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace

V Brně dne:………………………… Podpis studenta …………………………………

Poděkování Dovoluji si tímto poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce Doc. Dr. Ing. Jaroslavovi Hrázskému za cenné připomínky a rady týkající se zpracování bakalářské práce.

Jméno posluchače: Pavlína Brodská Název bakalářské práce: Izolační materiály pro použití v dřevostavbách Name of the bachelor thesis: Insulating materials for use in Timber Constructions

Abstrakt Bakalářská práce se zabývá izolačními materiály používanými v dřevostavbách. Charakterizuje a rozděluje izolační materiály na klasické a na bázi obnovitelných surovin. Hlavním kritériem rozdělení materiálů je především jejich základní složení. Práce popisuje nejen jejich technologii výroby, dále výhody, nevýhody ale také aplikační možnosti. Proto, aby byla zřejmá výhodnost použití konkrétního typu izolace v dřevěné konstrukci, práce porovnává vlastnosti jednotlivých typů izolací a jsou zde uvedeny orientační propočty tepelných ztrát při použití konkrétních typů izolačních materiálů.

Klíčová slova: dřevostavba, tepelná izolace, izolační materiál, obnovitelné suroviny

Abstract This thesis deals with the insulating materials used in timber constructions; characterizes and devides insulation materials into the classic ones and materials based on renewable raw materials. The main criterion for classification of materials is their basic composition. The thesis describes not only their production technology, as well as advantages and disadvantages, but also the application possibilities. To see an obvious advantage of using a particular type of insulation in a wooden construction, compares this study the characteristics of each type of insulation and indicates rough calculation of heat loss using specific types of insulation materials,

Keywords: timber construction, heat insulation, insulating material, renewable raw materials

Obsah 1 Úvod .............................................................................................................................. 1 2 Cíl práce ........................................................................................................................ 2 3 Literární přehled.......................................................................................................... 3 3.1 Klasické izolační materiály………………………………………………………3 3.1.1 Minerální a skelná vlna.………………………………………………………3 3.1.2 Pěnový polystyren...…………………………………………………………..3 3.2 Izolační materiály na bázi obnovitelných surovin……...…………………………4 3.2.1 Korek……...…………………………………………………………………..4 3.2.2 Ovčí vlna...……………………………………………………………………5 3.2.3 Len.……………………………………………………………………………6 3.2.4 Konopí…...……………………………………………………………………7 3.2.5 Rákos…….……………………………………………………………………8 3.2.6 Sláma……..………………………………………………………………….10 3.2.7 Izolace ze dřeva…..………………………………………………………….11 Tepelná izolace z celulózy…….………………………………………………..11 Dřevovláknité desky měkké (izolační)………………………………………….12 3.3 Aplikační možnosti……………………………………………………………..14 3.3.1 Minerální a skelná vlákna………...…………………………………………14 3.3.2 Pěnový polystyren…...………………………………………………………14 3.3.3 Korek……..………………………………………………………………….14 3.3.4 Ovčí vlna…………………………………………………………………….15 3.3.5 Len..…………………………………………………………………………16 3.3.6 Konopí……..………………………………………………………………..16 3.3.7 Rákos……..…………………………………………………………………17 3.3.8 Sláma………………………………………………………………………..18 3.3.9 Tepelná izolace z celulózy..…………………………………………………19

3.3.10 Dřevovláknité desky měkké (izolační).….…………………………………20 4 Metodika práce ......................................................................................................... 21 4.1 Základní jednotky a veličiny…………………………………………………….21 4.2 Porovnání vlastností jednotlivých typů izolačních materiálů.…………………..22 5 Výsledky ...................................................................................................................... 25 5.1 Orientační propočty tepelných ztrát při použití konkrétních typů izolací………25 5.1.1 Příklad skladby obvodové stěny s minerální izolací………………………...25 5.1.2 Příklad skladby obvodové stěny s korkovou izolací………………………...26 5.1.3 Příklad skladby obvodové stěny s izolací z ovčí vlny s izol. ze skl.vláken…27 5.1.4 Příklad skladby obvodové stěny se slam. ekopanely a s lněnou plstí…...…..28 5.1.5 Příklad skladby obvodové stěny s konopnou izolací…….………………….29 5.1.6 Příklad skladby obvodové stěny s rákosovými izolačními panely……..…...30 5.1.7 Příklad skladby obvodové stěny s celulózovou izolací……………………..31 5.1.8 Příklad skladby obvodové stěny s dřevovláknitou izolací…………………..32 6 Diskuse ........................................................................................................................ 33 7 Závěr ........................................................................................................................... 34 8 Summary..................................................................................................................... 35 9 Použitá literatura ....................................................................................................... 36 10 Přílohy ....................................................................................................................... 38 10.1 Minerální vlna………………………………………………………………….38 10.2 Izolace ze lnu a slaměný ekopanel……………………………………………..39 10.3 Konopná izolace……………………………………………………………….40 10.4 Rákosové izolační panely……………………………………………………...41 10.5 Dřevovláknité izolační desky………………………………………………….42 11 Seznam tabulek ........................................................................................................ 43 12 Seznam obrázků ....................................................................................................... 44

1 Úvod Materiály přírodního původu patří mezi nejstarší, se kterými se člověk naučil pracovat a znamenaly pro něj nutnou podmínku k přežití. Přírodní suroviny sloužily nejen k výrobě zbraní a nástrojů, ale především k výrobě jednoduchých obydlí. Na vůbec první obydlí se používalo dostupné dřevo, větve, kamení i zvířecí kůže. Stavební obydlí se postupně vyvíjelo od prostých jednoduchých zástěn přes stany, chýše, pravěké domy až po pravěký dům roubený, palisádový atd. S vývojem staveb souvisel nejen vývoj stavebních materiálů ale také zdokonalování staveb. Z dostupných surovin se začala používat např. hlína na hliněné omítky, nepálené cihly a zdokonalování obydlí bylo zřejmé ze zateplování pomocí mechových vycpávek u roubených domů. Jako vůbec první nepřímé zateplení bylo uskladnění slámy na půdách. Dřevo tedy patří k nejstarším a k nejdéle používaným materiálům. To je podmíněno především tím, že je obnovitelnou surovinou. K jeho největším přednostem při použití, z fyzikálně - mechanických vlastností, patří vysoká pevnost, nízká tepelná vodivost a snadná zpracovatelnost. K jeho hlavním nevýhodám patří hygroskopicita (schopnost dřeva měnit svoji vlhkost podle prostředí, ve kterém se nachází) a s tím spojené změny tvaru a rozměrů. Dřevo se odlišuje od ostatních materiálů především svou anizotropní vlastností v různých směrech (radiální, tangenciální, transversální). Degraduje vlivem působení abiotických vlivů, biotických činitelů a je hořlavé. Na rozdíl od některých států v Evropě, kde dřevěné konstrukce mají tradici, se u nás v České Republice dřevo jako stavební materiál na určitou dobu stáhlo do ústraní. V dnešní době, kdy je důležitá ochrana životního prostředí, se dřevo opět stalo velmi oblíbené ve stavebnictví i v jiných směrech. Na základě nejen ochrany životního prostředí, ale i z důvodu šetrnosti ke zdraví a k životu vůbec se vyvíjí i další stavební suroviny přírodního charakteru například právě izolační materiály.

1

2 Cíl práce Cílem práce je vypracovat ucelený přehled současných používaných izolačních materiálů u dřevostaveb. Stejně jak se vyvíjí dřevostavby, vyvíjí se také nové materiály nebo se znovu objevují. V práci budou materiály na izolaci v dřevěných konstrukcí charakterizovány a rozděleny na klasické izolace a izolace z obnovitelných surovin. Jejich charakteristikou se rozumí především jejich technologie výroby, výhody, nevýhody a aplikační možnosti. Dále budou porovnávány vlastnosti jednotlivých typů izolací a v souvislosti s tím provedeny orientační propočty tepelných ztrát při použití konkrétních typů izolačních materiálů.

2

3 Literární přehled 3.1 Klasické izolační materiály 3.1.1 Minerální a skelná vlna U dřevostaveb se jako klasický tepelně izolační materiál nejvíce používá minerální vlna a skelná vlna. Minerální vlna se vyrábí roztavením a pak následným rozfoukáním horniny na slabá vlákna o průměru asi 5 µm, ty se ukládají na pás, kde vzniká koberec různých tlouštěk. K výrobě minerální vlny se nejčastěji používají horniny: čedič a vysokopecní struska. U skelné vlny se pro výrobu používá sklo. Z těchto vláken vznikají různé výrobky od tuhých, polotuhých, měkkých desek, po rohože a volná vlákna. Starší způsoby zpracování vláken na izolační rohože byly založeny na položení a překrytí vrstvy vláken vlnitou papírovou lepenkou, případně pletivem či skleněnou tkaninou, celé bylo pak prošito v jeden celek. (Tobolka a Svoboda, 1993) Mezi přednosti těchto materiálů patří snadná tvarovatelnost, odolnost proti vysokým teplotám, nízká objemová hmotnost, nízký koeficient tepelné vodivosti a nízký difúzní odpor. K nevýhodám patří malá pevnost a nízká odolnost proti zatížení, při větším zatížení dochází ke zkroucení vláken. Další nevýhodou z hlediska zpracování je nutnost ochranných pomůcek (dráždí pokožku). 3.1.2 Pěnový polystyren Vedle minerálních vláken nachází své uplatnění u dřevostaveb i klasický pěnový polystyren. Pěnový polystyren EPS se vyrábí dvojitým zpěňováním v uzavřených formách vyhřívaných párou při teplotě kolem 100 °C. Napěňovacím prostředkem je uhlovodík pentan. Vyrobené bloky se pak krájí na desky nebo jiné i složité tvary a jako hotové prvky se pak zabudovávají do stavebních konstrukcí. (Tobolka a Svoboda, 1993) Hlavní předností pěnového polystyrenu je bezesporu výhodná cena. Velkou nevýhodou tohoto materiálu je omezující teplota místa použití. Tato teplota se uvádí do 70 °C, nad tuto teplotu hrozí to, že se materiál vrátí do původního nenapěněného stavu. Mezi další jeho nevýhody patří především velká nasákavost, rozpustnost organickými rozpouštědly a objemové změny (roztažnost, smrštění). Při jeho zpracování není zapotřebí ochranných pomůcek. 3

3.2 Izolační materiály na bázi obnovitelných surovin 3.2.1 Korek Korek je kůra, ra, která se získává ze stromu Quercus Suber (korkovníku dubového). Protože má strom schopnost kůru k regenerovat, je možné opětovné tovné loupání kůry. První loupání se provádí mezi 20 – 25 rokem stáří stromu, tedy v době, ě, kdy má obvod kmene asi 70 cm. V dalších letech se kůra k odebírá po 9 – 11 letech. Průmě ůměrný věk stromů se pohybuje kolem 180 let, let samozřejmě se věk odvíjí od pěstebních stebních podmínek. podmínek Quercus Suber se pěstuje na plantážích v Evropských státech, především edevším v Portugalsku, Španělsku, lsku, Francii a Itálii. Přii zpracování korku se nejdříve nejd íve korek usuší na skládkách a poté se rozemele na korkové granule (drť).. Při dalším kroku se korková drť vystaví vystav vodní páře, aby nabobtnala a uvolnila pryskyřici. prysky Ta způsobuje sobuje spojení korkových granulí do korkových bloků.

Obr. 1 Quercus Suber (Chybík, (C 2009)

Obr. 2 Loupání kůry ků (Chybík, 2009)

Korek orek má dobré izolační izola vlastnosti a průměrnou rnou odolnost proti působení p mírné vlhkosti. Je to dáno stavbou, v níž v každém krychlovém ovém centimetru materiálu je obsaženo 30 až 40 milionů milion buněk. Tvoří je pět nitrobuněčných ných vrstev. vrs Dvě jsou z pórovité buničiny iny vyplněné vypln vzduchem, dvě z pevných hydrofobních látek – suberinu a vosku, a jedna dřevnatá, evnatá, která kt udržuje strukturu a pevnost. (Chybík, 2009) Korek má řadu adu předností př oproti jiným materiálům. Mezi ezi jeho přednosti p patří rozměrová stálost, s ní souvisí elasticita, tedy schopnost vrácení do původního p tvaru. Dále je odolný proti opotřebení, opot ohni, a proto se řadí mezi těžce ěžce hořlavé ho materiály. 4

Z hlediska zpracovatelnosti se snadno řeže, vrtá a je lehký. Odolává bakteriím, houbám a plísním. Z důvodu recyklovatelnosti umožňuje další zpracování a řadí se mezi ekologicky šetrné materiály. Díky svým tepelně a zvukově izolačním vlastnostem se korek nejčastěji používá na podlahy a stěny. 3.2.2 Ovčí vlna Jako jeden ze stavebních materiálů živočišného původu se používá ovčí vlna. Protože chov ovcí je velmi důležitý v horských oblastech, je tedy dobré, že vedle textilního průmyslu našla ovčí vlna uplatnění i v jiných směrech. Při zpracování se ovčí vlna nejdříve vyčistí, tedy opakovaně pere ve vodě s pracím prostředkem a sodou, aby došlo k odstranění lanolinu (tuk) a nečistot. Poté se nanáší ochranné prostředky (např. Molantin SP), které zabraňují napadení biologickými škůdci a to např. moly.

Obr. 3 Ovčí vlna (www.nazeleno.cz)

Obr. 4 Čistění ovčí vlny (www.nazeleno.cz)

Izolace z ovčí vlny je vyráběna technologií kolmého kladení mykavého ovčího rouna bez použití jakýchkoliv pojiv. Po vyprání se vlna zformuje do vlnovek, které jsou mechanicky přichyceny k armovací mřížce. V nábalech má šířku 700 až 900 mm a tloušťku 35 až 140 mm. Dělí se nejčastěji vhodným nožem nebo speciálním řezacím zařízením. Před zabudováním je nutno materiály z ovčí vlny uskladnit na suchém místě a chránit před účinkem vlhkosti. (Chybík, 2009) Ovčí vlna může účinně z ovzduší odstraňovat škodliviny (např. cigaretový kouř, formaldehyd). Podmínkou je umístit vlnu ze strany interiéru co nejblíže vnitřnímu

5

povrchu konstrukcí příček, říček, pohledu a stěn. st Tuto vlastnost zajišťuje uje keratin obsažený ve vláknech, molekuly škodlivých látek se na keratin k váží a ten škodlivé látky neutralizuje. Mezi přední ední vlastnosti ovčí ov vlny patří šetrnost k životnímu prostředí, prost zdravotní nezávadnost,, dlouhá životnost, stabilita a hlavně tepelně izolační izolač vlastnosti. Má významnou vlastnost vázat a uvolňovat vzdušnou vlhkost,, kterou v závislosti na vlhkosti interiéru reguluje. reguluje Ale přitom nedochází ke změněě tepelně tepeln izolačních vlastností. Další výhodou je recyklovatelnost a možnost její odpad kompostovat. Z hlediska zpracovatelnosti se řadí k materiálům, které vyžadují minimum energie při p zpracování, snadno se s nimi pracuje a není zapotřebí ebí použití ochranných pomůcek. pom K nevýhodám se řadí nejen cena ale i snadná hořlavost, lavost, ale ta se snadno upraví impregnací ochrannými látkami. 3.2.3 Len Len setý (Linum Linum usitatissimum usitat L.) je pěstovanou stovanou domácí rostlinou. Při P jejím pěstování není zapotřebí řebí žádných chemických či umělých hnojiv. Len se používá při p výrobě tkanin a následném zpracování na oděvní od vní výrobky. Výhoda lnu spočívá ve zpracování a využití celé rostliny. Při sklizni se mechanicky láme a poté se oddělují krátká a dlouhá vlákna, která se používají při výrobě tepelných izolačních izolač materiálů.

Obr. 5 Květ lnu setého (Chybík, 2009)

Obr. 6 Snopek ze lnu a lněné ln tepelné a zvukové izolace (Chybík, 2009)

Přii zpracování lnu na stavební vláknité hmoty se jeho vlákna zplsťují zpls na textilních strojích. Vznikají tenké pásy rouna, které se navrstvují až do požadované tloušťky. t Přitom se v tekuté formě na vlákna nanáší škrobové lepidlo a boritá sůl s nebo amonné soli a přii následném sušení se pevně pevn spojují s vlákny. Izolační ní hmota tak bez použití 6

syntetických prostředků získává potřebnou pevnost a požadovanou ochranu proti působení požáru a plísní. Výsledkem je pružná a tvarově stálá izolační deska. (Chybík, 2009) Stejně jako u většiny přírodních materiálů lze tento materiál recyklovat, znovu použít a odpad kompostovat. Případně lze tento materiál spálit, bez vzniku vedlejších zdraví škodlivých látek. Len bývá v podobě volně sypaného, plsti a také ve formě pružných desek. K přednostem tohoto materiálu patří opět šetrnost k životnímu prostředí, odolnost proti plísním, hmyzu a dlouhá životnost (minimální se uvádí 50 let). K nevýhodám patří lámavost a hořlavost. Z hlediska lámavosti se lněné produkty upravují přidáním polyesterových vláken. Omezení hořlavosti se docílí přidáním například sloučeniny amoniaku. Po této úpravě je nutné pamatovat na to, že po ošetření jinými méně šetrnými látkami již nelze takto ošetřený výrobek později kompostovat. K řezání se používá pásová, okružní pila nebo jen ruční nůž s vlnitou čepelí. Při řezání, přestože len neobsahuje zdraví škodlivé látky, se doporučuje použít ochranné rukavice a pasivní ochranu proti prachu. Při manipulaci není potřeba ochranných rukavic. U skladování a přepravy je nutné zabránit vniknutí vlhkosti do materiálu. 3.2.4 Konopí Konopí seté (Cannabis sativa L.) se pro své vlastnosti, nejen ve stavebnictví, používalo odedávna. Dříve mělo své uplatnění především u lodí – na výrobu plachet, lan, dále se používalo na výrobu papíru a tkanin na oblečení. Vůbec první podmínkou při pěstování konopí je na jaře zasetí semínka. Konopí může již během pár týdnů vyrůst do výšky přes 3 metry. Tento rychlý růst zajišťuje stínění, tedy vlastně ochranu proti plevelu, a proto není zapotřebí žádných chemických látek jak proti plevelu, tak i na podporu růstu. Konopné stonky jsou pak mechanicky (speciálními kombajny) posekány a po zavadnutí slisovány do balíků. Již při svém růstu má konopí velký význam v souvislosti se schopností vázat CO2. Na stavební materiály se zpracovávají různé části rostlin. Na tepelně izolační desky se používají vlákna z konopných stonků a konopné pazdeří se upravuje do formy rohoží. Vlákna se čistí od pazdeří, máčí, impregnují přírodní sodou, která zajišťuje ochranu a podle výrobních tloušťek se vrství do pásů.

7

Obr. 7 Vrcholík rcholík konopí (Cannabis ( sativa L.) (Chybík, 2009)

Obr. 8 Izolační ní desky z konopí (Hrázský a Král, 2010)

K výhodám materiálů materiál z konopí patří šetrnost k životnímu prostředí, prost zdravotní nezávadnost, recyklovatelnost a předně p tepelně-zvukově izolační vlastnosti. Má schopnost vázat a uvolňovat vzdušnou vlhkost, kterou v závislosti na vlhkosti interiéru reguluje a také propouští vodní páru. páru Protože konopí neobsahuje bílkoviny, bílkoviny není třeba se tedy obávat napadení stavebních materiálů materiál škůdci, dci, hlodavci, plísní či hnilobou. Je to tvarově stálý materiál, při př práci nedráždí pokožku, proto se nemusí používat ochranné prostředky. Při řezání ezání malého množství postačí posta nůž a přii zpracování většího vě množství se řeže eže elektrickými pilami. Vyrábí se v různých zných tloušťkách tlou podle požadavků zákazníka a jeho uplatnění uplatn jako stavebního materiálu je velmi široké. Používá se na podlahy, střechy, st echy, stěny st ale také jako těsnící materiál. 3.2.5 Rákos Rákos obecný (Phragmites Phragmites australis) patří mezi čtyřii druhy rodu. Jsou to vytrvalé vysoké trávy s podzemními oddenky a výrazně výrazn olistěnými nými silnými stébly. Květenství Kv je rozkladitá lata. Druhy jsou rozšířeny rozší po celém světě, hlavně v mírném pásmu. Rákos obecný je nejmohutnějším ějším zástupcem zástup čeledi eledi lunicovité. Je to výběžkatá tráva s velmi dlouhými a silnými podzemními oddenky. Z nich vyrůstají 200 – 400 cm vysoká, vzpřímená, ímená, silná stébla. Listy jsou šedozelené až modrozelené, široké asi 3 cm a dlouhé až 50 cm, tuhé a pevné. Kvete od srpna do října, na konci stébel, v mohutných až 40 cm 8

dlouhých latách. Na podzim listy žloutnou a zanikají. Stébla se stříhají stříhají v zimě nebo na jaře. (Hrázský a Král,, 2010) Rákos se musí nechat proschnout na vzduchu, po proschnutí se očistí, o odstraní se listy a stébla se pak sváží do snopů. snop Později ji se vezmou jednotlivá stébla rákosu, ty se slisují a následně pomocí stroje jsou stébla provázaná pozinkovaným drátem. Pozinkovaný drát umožňuje umožň tvarovatelnost, takže se může že takto vyrobený izolant použít i do míst, která rá jsou zaoblená.

( 2009) Obr. 9 Sušení jednoletého rákosu (Chybík,

Obr. 10 Rákosové zateplovací panely (Hrázský Hrázský a Král, 2010)

Rákos je jedním z mála přírodních materiálů,, který si u nás udržel dlouhodobou tradici právě ve stavebnictví. Díky jeho příznivým vlastnostem,, které znali již naši předkové, je používání žívání tradičního tradi rákosu stále oblíbené. Mezi jeho důležité ležité přednosti patří dobré zvukové a tepelně izolační izola vlastnosti. Ve srovnání s dalším rostlinným materiálem-slámou materiálem slámou se rákos vyznačuje větší v pevností, tvrdostí a trvanlivostí. Vlivem své stavby, především p edevším vysokou hustotou a vysokým obsahem vzduchu, má schopnost regulovat a vyrovnávat teplo a vlhkost. vlhkost Dále se nesmí opomenout jeho ekologická šetrnost a možnost recyklace rákosových výrobků. výrobk Z hlediska práce s tímto materiálem není opět op zapotřebí ebí žádných ochranných pomůcek, pom nedráždí pokožku a ani jeho prach nezpůsobuje nezp podráždění.

9

3.2.6 Sláma Slámou see rozumí stonky obilí, které zůstanou po vymlácení klasu. Sláma je vlastně odpad, který měl mě a má velký význam pro člověka. Dříve říve člověk spával na slamníku, pro dobytek představuje př potravu i podestýlku. Další využití našla sláma ve stavebnictví. Nejdříve íve se sláma používala jen na provizorní obydlí, později pozd lidé objevili její nesporné výhody, a tak se její využití ve výstavbě výstavb začalo alo rozvíjet. Jsou známy stavby ze slámy i přes es 100 let staré. Správná sklizeňň je velmi důležitá. ležitá. Musí se sklízet zralé obilí, nesmí se sklízet brzy ráno a ani navečer, er, kdy hrozí vysoká vlhkost. Pokud se sláma zkosí blízko země, zem nejenže opětt hrozí zvýšená vlhkost, ale také nežádoucí obsah kamínků. kamínk Sláma se po zkosení ihned neodváží, podle pod počasí se nechá zhruba týden volněě proschnout na poli. Podle použití se sláma buď bu lisuje do balíků, nebo se nechává volně voln například na vyplnění dutin. Tvorba vorba a velikost balíků balík se odvíjí jí od lisovacího stroje. Balíky se svazují polypropylénovým motouzem nebo n konopným provazem. Poté se balíky skladují. Správné uskladnění ní má také velký význam. význam Doporučuje uje se, aby místo uskladnění uskladn bylo odvětrávané a chráněné ěné před př vlhkostí.

Obr. 11 Slaměný balík (www.nazeleno.cz)

Obr. 12 Stéblo pšeničné čné slámy zvětšeno zv elektronovým mikroskopem (Chybík, 2009)

Pokud se dodrží určité ité zásady, je sláma velmi dobrým stavebním materiálem. Musí se hlavně dávat pozor na vlhkost materiálu. materiálu Přii použití do stavby se klade důraz d na dobřee vysušený materiál, optimálně optimáln se má vlhkost pohybovat v rozmezí 8 % – 9 %. Pokud se používají slaměné slamě balíky do konstrukce staveb, doporučuje čuje se používat sláma z pšenice nebo žita. Slaměné Slam né balíky není nutné upravovat, nebo impregnovat im chemickými prostředky. edky. Po zabudování se musí provést jen povrchová úprava. Sláma obsahuje celulózu, lignin a oxid křemičitý. k itý. Díky svému složení neláká hlodavce a žádné další škůdce. Jediné na co se musí dávat pozor je to, aby ve sláměě nezůstávaly nez klasy,

10

které lákají myši a aby byly balíky pořádně slisovány, což zamezí hlodavcům vytváření chodbiček. Sláma se dále vyznačuje svou schopností přijímat a uvolňovat vlhkost. Sláma se řadí mezi normálně hořlavé materiály. Samotné stéblo hoří velmi dobře, ale slisovaná sláma v podobě balíků hoří už velmi špatně vlivem nedostatku kyslíku. Tepelně izolační vlastnosti bývají velmi dobré, ale záleží na vlhkosti a kvalitě slisování. Důležitou a kladnou vlastností slámy, je schopnost při růstu na sebe vázat CO2. Oxid uhličitý zůstává po celou dobu životnosti v zabudovaných balících slámy. Oxid uhličitý se ze slámy uvolňuje jen tehdy, pokud se sláma spálí nebo se nechá na poli shnít. V porovnání s jinými materiály je zapotřebí k jejímu zpracování jen málo energie. Z hlediska zpracování se nemusí používat žádné ochranné pomůcky a nezpůsobuje alergii. 3.2.7 Izolace ze dřeva Mezi velmi důležité materiály, které nacházejí široké uplatnění nejen ve stavebnictví ale i v jiných směrech, patří dřevo. Je vůbec jedním z nejdostupnějších materiálů. Právě ve stavebnictví našlo uplatnění i ve formě tepelných izolací. K izolacím ze dřeva se řadí dřevovláknité desky a tepelná izolace z celulózy. Tepelná izolace z celulózy Tato izolace se získává z recyklovaného novinového papíru. Novinový papír se nejdříve roztřídí a pak se roztřepí. Za účelem požární ochrany, ochrany před hlodavci, plísní a hmyzem se přidávají borité soli. Přípravky (např. kyselina boritá), které se používají jako požární ochrana, obsahují ve své struktuře molekuly vody. Při teplotách vyšších jak 120 °C dochází k uvolnění vody a tím zároveň dochází k ochlazení izolace. Způsob aplikace izolace se odvíjí od místa použití v konstrukci. Většinou se provádí pomocí speciálního foukacího stroje. Přičemž se do objektu přivádí jen foukací hadice a pytle s izolací jsou plněny do stroje v automobilu. Ve foukacím stroji dochází k rozvláknění materiálu a k přimíchání vzduchu. Tepelná izolace z celulózy se vyznačuje řadou předností. Má dobré jak tepelné tak i zvukově izolační vlastnosti. Přijímá a následně uvolňuje vlhkost, tedy reguluje vlhkost v interiéru. Při aplikaci pomocí foukání téměř zabraňuje vzniku tepelných mostů. Samozřejmě se při aplikaci musí dávat pozor, aby následně nedocházelo k sesedání izolace.

11

Z hlediska použití na stavbě nezůstávají žádné odřezky, to tedy znamená maximální využití. Při práci s ní nedochází k podráždění pokožky, a proto není zapotřebí ochranných pomůcek. Dále se vyznačuje nenáročným zpracováním a snadnou aplikací.

Obr. 13 Izolace z celulózy (www.isocell.at)

Důležitou předností této tepelné izolace je to, že se zpracovává materiál vzniklý ze suroviny přírodního původu. Tento materiál je obnovitelný a je možné ho dále využít a zpracovat za účelem jiného použití. Dřevovláknité desky měkké (izolační) Měkké dřevovláknité desky se vyrábí ze smrkového nebo borového dřeva. Existují dva výrobní postupy – mokrý a suchý. Vstupní surovinou jsou například zbytky vzniklé při zpracování v dřevařském průmyslu a odpadní dřevo. Dřevo se dezintegruje na štěpky a tyto se dále termomechanicky rozvlákní na jemná vlákna. U mokrého výrobního postupu je vláknitá suspenze po přidání přídatných látek přiváděna na odvodňovací stroj, kde dochází ke tvorbě vláknitého koberce. Jako hydrofobizační prostředky se mohou použít například bitumen, parafín nebo náhražky bitumenu na bázi přírodních pryskyřic. Vláknitý koberec je po odvádění formátován na jednotlivé formáty desek, jež jsou ve válečkové sušárně vysušovány na konečnou zpracovatelskou vlhkost. U suchého výrobního postupu je vyrobené vlákno vysušeno a smícháno s dalšími komponenty. Následně je tato směs vrstvena do vláknitého koberce, který je aktivován horkým vzduchem, poté zchlazen a v závěrečné fázi formátován na jednotlivé formáty desek. Přídatnými látkami mohou být: vodní sklo nebo lepidlo pro spojení 12

jednotlivých vrstev, přírodní pryskyřice, přírodní bitumen, parafin nebo latex pro hydrofobizaci, polyolefinová vlákna pro stabilizaci desek, jakož i amoniumfosfát, aluminiumfosfát, boráty a další pro dosažení specifických vlastností. (Hrázský a Král, 2010) Mezi přednosti tohoto izolačního materiálu patří především tepelně i zvukově izolační vlastnosti, dobré mechanické vlastnosti, pevnost a propustnost vodní páry. Další předností je, že se řadí k ekologicky šetrným výrobkům a vyrábí se i v nehořlavé úpravě. Při zpracování není zapotřebí ochranných pomůcek.

Obr. 14 Zateplení střešní konstrukce materiály Steico (Chybík, 2009)

13

3.3 Aplikační možnosti 3.3.1 Minerální a skelná vlákna Minerální a skelná vlákna se používají na výrobu různých výrobků. Tyto výrobky mají své specifické vlastnosti, které se odvíjí od místa použití. Izolační vlákna se dodávají buď jako volná vlna cpaná do pytlů určená k ručnímu vyplňování dutin nebo obalování izolovaných prvků, nebo se dodávají v podobě rohoží či plstí jako měkké ohebné pásy, případně jako měkké, polotuhé až tuhé desky. (Tobolka a Svoboda, 1993) Nejčastěji se výrobky z těchto materiálů aplikují jako izolace střech, stěn a na rozvodné potrubí. Méně často se aplikují u podlah.

Obr. 15 Aplikace izolace do rámové konstrukce dřevostavby (www.rdrymarov.cz) 3.3.2 Pěnový polystyren Stejně jako minerální vlny má také široké uplatnění ve stavebnictví. Nejčastěji se využívá k izolaci stěn, podlah, dvouplášťových střech a k zateplení fasád. U dřevostaveb se nejčastěji používá jako izolace u vodorovných nosných konstrukcí, k zateplení fasád a u dřevostaveb rámové konstrukce může tvořit jádro stěny. Dále se uplatňuje v rozdrcené formě do polystyrenbetonu a na různé sendvičové desky. 3.3.3 Korek Pro své vlastnosti má korek široké uplatnění v různých směrech. Z oblasti stavebnictví se díky svým tepelně a zvukovým vlastnostem nejčastěji používá u stěn, podlah a střech. U podlah se používá buď jako finální pochůzná vrstva nebo podkladní vrstva, která tlumí kročejový hluk a nárazy. Na rozdíl od ostatních materiálů používaných jako 14

finální vrstva, se korek vyznačuje tím, že není na dotek studený a izoluje. Při pokládce korku jako finální vrstvy se doporučuje používat přírodní lepidla, která neobsahují žádné zdraví škodlivé přísady. Korek se na povrchu upravuje tvrdým olejovým voskem, který slouží především jako ochrana proti případné vlhkosti. V dnešní době se také korek uplatňuje na zateplení fasád a do plochých šikmých střech.

Obr. 16 Izolace z korku (Chybík, 2009) 3.3.4 Ovčí vlna Ovčí vlna se ve stavbách používá na stropy, podhledy, příčky a stěny. Často se využívá její sorpční schopnost a schopnost vázat škodlivé látky, a proto se umisťuje co nejblíže interiéru. Pokud se používá jako volně vložená nebo sypaná, musí se počítat s tím, že sesedá, tedy je nutné ji postupně doplňovat. Další její uplatnění je jako izolace potrubí.

Obr. 17 Zabudování ovčí vlny jako tepelně izolace (www.nazeleno.cz)

15

Izolace z ovčíí vlny neobsahuje plnidla, proto není odolná proti tlaku. Není vhodná například íklad do plovoucích podlah, na vnější vn jší zateplení panelových domů dom nebo na izolaci pochůzných střech.. Fixace izolace z ovčíí vlny do stavební konstrukce se provádí následujícími způsoby: • na dřevěný ný podklad pomocí sponkovaček, sponkova případně hřebíkovaček, ebíkovaček, • do lehkých příček ř ček a k sádrokartonovým nebo dřevěným ným deskám nalepovacími hroty nebo oboustranně oboustrann samolepící páskou, bodovým uchycením sponkami nebo n hroty s roztečí čí nepřesahující nep 400 mm. (Chybík, 2009) 3.3.5 Len Používá se v různých ůzných podobách jako volně voln sypaný, plsť nebo v podobě desek. Jako jeden z mála přírodních řírodních izolací se nepoužívá jen u dřevostaveb, d evostaveb, používá se také u nosných prvků z kovu a samozřejmě samoz jako výplňový ový materiál do dutin a spár. Pokud se použije lněná izolace asi o 1cm větší než je mezera určená ená pro izolaci, nemusí se používat žádné další upevňovací upev prvky (např. sponky, lepení).

Obr. 18 Vkládání tepelně izolační desky ze lnu mezi krokve (Chybík, Chybík, 2009) 3.3.6 Konopí Jako ako tepelná a zvuková izolace má konopí široké uplatnění. ní. Používá se k izolaci stropů, podlah, stěn, střešních plášťů pláš a to ve formě plsti, rohoží a v rolích. V podobě stočených ených konopných vláken se uplatňuje uplat u srubových staveb k vyplňování mezer. Instalaterům m konopí slouží k utěsnění potrubí. Jiné uplatnění v podobě podob stavebního materiálu umožňuje uje ve směsi sm s vápnem a cementem. Z konopného pazdeří pazde lze zhotovit desky sendvičového ového typu, které jsou několikrát n pružnější a pevnější jší než jejich dřevěné d protějšky. Konopná drť se používá jako izolační izola

16

a těsnící snící materiál do podlah. Základem jsou konopné stonky rozdrcené na jemné kousky a obalené v přírodním írodním asfaltu. Ty se rozprostřou rozprost mezi připravené ipravené polštáře polštá na podkladní podlahové vrstvě a pečlivě pečliv se udusají.. Asfaltem obalené kousky konopí se do sebe zapojí a vytvoří dobře ře izolující desku. (Chybík, 2009)

nopí jako utěsňovací utěsň materiál (Chybík, 2009) Obr. 19 Konopí 3.3.7 Rákos Rákos se používá hlavně ve stavebnictví, ale i v jiných směrech, ěrech, často nachází uplatnění jako dekorační ční materiál. Ve stavebnictví se používá na tepelnou izolaci, na střechu a jako nosič omítek. V podobě rohoží slouží jako nosičee omítek a zároveň zárove jako izolace a ty se připevňují ňují na podklad pomocí vrutů vrut nebo hřebíků. ů. Rohože se můžou m používat do rámových konstrukcí. Tepelná izolace v podobě panelů se používá jak na vnější tak i vnitřní ní zateplení stěn st pro difúzně otevřený systém.. Využívá se často u srubových stěn. Krytina z rákosu se doporučuje doporu provádět na nosném dřevěném ěném krovu. Došky se vrství a přivazují ivazují ke střešním stř latím například drátem. Pod rákosem se doporučuje doporu provést například hliněná ěná omítka s organickým plnivem. To zamezí vnikání studeného vzduchu. Důležitou ležitou podmínkou dobrého odvodu vody je sklon střechy, řechy, který nesmí být menší jak 45°. Výhoda rákosové krytiny spočívá především v tom, že se nemusí odstraňovat původní vodní vrstva, stačí sta jen doplnit novou vrstvu rákosu.

17

Obr. 20 Rákosová střecha (www.rakosovestrechy.cz) 3.3.8 Sláma Tento typ materiálu má široké uplatnění a mnoho možností jeho aplikace. Používá se na stěny a to buď jako izolace v podobě výplňového materiálu nebo jako nosný materiál v podobě balíků. Další možnosti uplatnění tohoto materiálu je u střech, na podlahy nebo na výrobu ekopanelů, které se používají například na stropy. Pokud se uplatňuje jako stavební materiál v podobě balíků, pracuje se s ním obdobně, jako s jiným materiálem – tedy dodržujeme vazby, formáty a postup zdění. Velmi důležité je zakládání stavby. Připevnění se provádí napíchnutím balíků na prvky (tyče, dřevěné kolíky), které jsou upevněny buď v betonovém, nebo kamenném základě. Další vrstvy se musí také kotvit a to pomocí dřevěných prutů, které jsou kolmo na vazbu balíků. Dřevo se u této stavby používá na překlady a věnec. Další možností využití slaměných balíků je použití jako výplňového materiálu do nosných skeletů. Skelety mohou být lehké a těžké. U lehkých skeletů je zatížení přenášeno jak skeletem, tak i slaměnými balíky. U těžkých skeletů se veškeré zatížení přenáší pomocí skeletů a slaměné balíky tvoří jen výplň. Slaměné balíky zde jen zajišťují tepelnou izolační funkci. Samozřejmě se sláma používá i na příčky ve formě nosných slaměných balíků nebo se mezi sloupky udusává sláma a používá se k tomu prkenné bednění, které se postupně zvedá. Často se slaměné balíky využívají jako dodatečná izolace, která se zvenku ukládá ke stěně. Ta se může uložit například na rozšířený základ. Slaměná tepelná izolace se používá i u střech plochých a šikmých. U plochých se používá na dvouplášťovou střechu (se vzduchovou provětrávanou mezerou). U této konstrukce je důležité zabránit vnikání studeného vzduchu do hloubky slaměné vrstvy, například difúzně propustnou fólií. 18

Ekopanely jsou dalším výrobkem a další alternativou zpracování slámy. Jedná se o pšeničnou nou slámu lisovanou lisov v lisu za vysoké teploty, tlaku a pak pomocí lepidla z vnějších stran je opatřena ena recyklovatelným kartonem. Ekopanely se aplikují na příčky, p na stropní podhledy a jako výplně výpln skeletů.

ravený pro vložení balíků balík slámy Obr. 21 Skelet z lehké fošnové konstrukce připravený (Chybík, 2009) 3.3.9 Tepelná izolace z celulózy Tato izolace se může mů použít jak u novostavby tak přii renovaci stavby. Má široké uplatnění ve stavbě.. Používá se například nap na izolaci vnějších, vnitřních řních a střešních st stěn, na podlahy, instalační ní šachty, dutiny a spáry. Od místa použití se odvíjí aplikace. Volné sypání se využívá například říklad u izolací podlah podlah a nafoukání do dutin a spár.

Obr. 22 Otevřené ené foukání použití k izolování beze spár horních mezipodlažních stropů strop a podlah mezi podlahovými polštáři polštá (www.isocell.at)

19

3.3.10 Dřevovláknité desky měkké (izolační) Tato izolace nachází uplatnění při výstavbě novostavby a také při renovaci stavby. Má rovněž široké uplatnění ve stavbě. Nejvíce se uplatňuje jako tepelná izolace obvodových stěn, příček a k zateplení podkroví. Na upevnění desek se nejčastěji používají sponky, vruty a u kontaktního způsobu izolace se připevnění k podkladu provádí pomocí lepidla. Izolace se může zkombinovat i s jinými přírodními materiály. Další uplatnění těchto desek jako tepelná izolace je u podlah. Zároveň také slouží k tlumení kročejového hluku. Skladba podlah s tímto materiálem je vhodná i do bytů a občanských budov.

Obr. 23 Aplikace vnitřní izolace střechy izolačními dřevovláknitými deskami Homatherm Holzflex (Hrázský a Král, 2010)

Obr. 24 Vnější izolace obvodových stěn izolačními dřevovláknitými deskami Hofatex (Hrázský a Král, 2010)

20

4 Metodika práce 4.1 Základní jednotky a veličiny J

joule – jednotka energie, rovná se Ws;

K

kelvin – označuje teplotu. Je stejně velký jako °C; pouze za bod nula považuje teplotu absolutního mrazu. Při praktických výpočtech lze do vzorečků dosahovat i °C.

kg

kilogram – jednotka hmotnosti;

m

metr – jednotka délky;

d

tloušťka konstrukce, udává se v m;

c

měrná tepelná kapacita – značí kolik tepla v J je třeba dodat 1 kg látky, aby se ohřála o 1 °C. Udává se v Jkg-1K-1;

λ

součinitel tepelné vodivosti – charakteristická hodnota pro každý materiál a udává, jaké množství tepla v joulech projde krychlí materiálu o hraně jeden metr mezi dvěma protilehlými stěnami při rozdílu teplot 1 kelvin. Udává se ve Wm-1K-1;

µ

faktor difúzního odporu – vyjadřuje relativní schopnost materiálu propouštět vodní páry difuzí. Prakticky značí, kolikrát silnější by musela být vrstva vzduchu, aby měla stejný difúzní odpor. Je bezrozměrný;

ρ

objemová hmotnost materiálu – značí, kolik kg váží 1 m3 materiálu. Udává se v kg m-3;

R

tepelný odpor konstrukce – značí, jaký odpor klade 1 metr čtvereční konstrukce prostupu tepelné energie při rozdílu teplot 1 kelvin. Udává se v m2KW-1;

Ri

Tepelný odpor při přestupu tepla v interiéru

Re

Tepelný odpor při přestupu tepla v exteriéru

U

Součinitel prostupu tepla konstrukce – značí, kolik energie ve W prostoupí konstrukcí z interiéru do exteriéru. Udává se ve Wm-2K-1. (Šubrt, 1998) 21

4.2 Porovnání vlastností jednotlivých typů izolačních materiálů

0,035 - 0,04 0,035 - 0,05

10 - 60 20 - 200

Požární klasifikace DIN 4102

Polystyren (expandovaný) Minerální vata

Tepelná kapacita C (J/kg·K)

Přírodní izolační materiály Korková drť 0,05 75 - 85 (expandovaná) Korkové desky 0,04 110 - 120 Ovčí vlna 0,04 18 - 100 Lněné rohože 0,04 cca 30 Konopné rohože 0,04 - 0,05 20 - 45 Konopí volné 0,05 - 0,055 40 - 60 Rákos 0,055 190 Sláma 0,05 90 - 125 Vločky celulosy 0,04 30 - 80 Izolační vláknité desky, 0,04 - 0,052 150 - 270 (měkké) Dřevní vlákna (volná) 0,04 30 - 40 Dřevitá vlna 0,065 - 0,09 330 - 500 Konvenční izolační materiály pro porovnání

Koef. prostupu vodních par (difúzní odpor)µ

Hustota ρ(kg/m3)

Tepelná vodivost λ (W/m·K)

Izolační materiály

Tab. 1 Přehled materiálů pro tepelnou izolaci (Hrázský a Král, 2010)

1-5

1800

B2

5 - 10 1-5 1-2 1-2 1-2 2 2 1-2

1800 1720 1600 1600 1600 nejsou údaje nejsou údaje 2100

B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2

5

1700 - 2100

B2

1-2 2-5

1700 - 2100 2100

B2 B2

30 100 1-4

1400 800 - 1000

B1 A1 - B2

Z tabulky 1 vyplývá, že se korková drť v porovnání s ostatními materiály vyznačuje vysokou tepelnou kapacitou a to především ve srovnání s klasickými izolačními materiály. Tato izolace je tedy schopna akumulovat větší množství tepla. Tepelná kapacita příznivě ovlivňuje kolísání teplot v interiéru mezi dnem a nocí.

22

Naopak hodnota tepelné vodivosti není ve srovnání s ostatními izolačními materiály příliš výhodná. Korkové desky se opět vyznačují vysokou tepelnou kapacitou a v porovnání s ostatními přírodními materiály vysokou hodnotou difúzního odporu. Obecně se materiály s vysokým difúzním odporem doporučuje dávat co nejblíže k vnitřní straně obvodové stěny. Tyto materiály totiž zamezují zbytečnému vnikaní vlhkosti do konstrukce obvodové stěny. Díky tepelné kapacitě společně s vysokou hustotou se stávají tepelné izolace z korkových desek nezanedbatelným akumulátorem tepla. Ovčí vlnu ve srovnání s ostatními přírodninami zvýhodňuje nižší hodnota tepelné vodivosti. Lněné rohože se vyznačují nízkou hodnotou difúzního odporu. Materiály s nízkým difúzním odporem se snažíme naopak umisťovat co nejblíže k vnější straně konstrukce, abychom tak umožnili odvod případné vlhkosti uvnitř konstrukce. Další vlastností je nízká hustota a nízká tepelná kapacita. Tyto vlastnosti se nepříznivě projevují při změnách teplot v interiéru. Chladnutí a přehřívání probíhá rychleji. Obdobnými hodnotami jako u lněných rohoží se vyznačují i výrobky z konopí. Tedy nízká tepelná kapacita a hodnoty difúzního odporu. Jediným rozdílem je nevýhodná vyšší hodnota tepelné vodivosti ve srovnání s ostatními nejen přírodními izolačními materiály ale i klasickými izolacemi. Rákos má podle tabulky vysokou hustotu a nevýhodnou hodnotu tepelné vodivosti. Také u slámy se vyskytuje nevýhodná vyšší hodnota tepelné vodivosti. Vločky celulózy mají v porovnání především s přírodními materiály více předností. Mezi tyto přednosti patří především nízká tepelná vodivost a vysoká hodnota tepelné kapacity, ale kvůli nízké hustotě nelze tento materiál považovat za dobrý akumulátor tepla. Dále mají nízkou hodnotou difúzního odporu. To tedy znamená, že se vyplatí opět takové materiály umisťovat co nejblíže k vnější straně konstrukce, aby tak umožnili odvod případné vlhkosti uvnitř konstrukce. Izolační vláknité desky se vyznačují vysokou hustotou a současně vysokou tepelnou kapacitou, proto se považují za vhodné akumulátory tepla. V porovnání s ostatními přírodními materiály mají nejvyšší hodnotu difúzního odporu. Mezi přednosti dřevních vláken patří nízká tepelná vodivost. Dřevitou vlnu znevýhodňuje vysoká hodnota tepelné vodivosti. Polystyren se sice podle porovnání se všemi materiály vyznačuje nízkou hodnotou 23

tepelné vodivosti. Ale zároveň jako materiál je znevýhodněn nízkou hodnotou tepelné kapacity a nízkou hustotou. Z toho tedy vyplývá, že nepatří zrovna mezi dobré akumulátory tepla. Obdobné hodnoty se nachází i u minerální vaty. Opět jeho předností je nízká hodnota tepelné vodivosti a také je ze všech materiálů nejméně hořlavý.

4.3 Porovnání cen jednotlivých typů izolačních materiálů

Název izolace

Skutečná tloušťka (mm)

Tepelná vodivost λ (W/m·K)

Požadovaná hodnota R (m2KW-1)

Cena bez DPH (Kč/m2)

Výsledná tloušťka (mm)

Výsledná cena bez DPH (Kč/m2)

Tab. 2 Přehled cen materiálů pro tepelnou izolaci

Korková izolační deska Ovčí vlna (Insofleece) Lněné rohože (Naturizol) Konopné rohože (Thermo konopí) Dřevovláknité desky (Steico therm) Minerální vlna (Isover hardsil) Pěnový polystyren (Isover EPS)

60 40 100 50 80 100 100

0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,035 0,037

2,86 2,86 2,86 2,86 2,86 2,86 2,86

330 152 210 174 300 230 204

114 114 114 114 114 100 106

627 433 240 397 428 230 216

Aby bylo možné porovnat ceny jednotlivých materiálů, k přepočtu cen byla použita hodnota tepelného odporu 2,86 m2KW-1 (ISOVER HARDSIL). Po dosazení do vzorce λ a R=2,86 m2KW-1 vyšla požadovaná tloušťka materiálu. Pak se provedl přepočet ceny. Například: Isover EPS Výpočet tloušťky: 2,86  0,037 d

d=0,106 m=106mm

Výpočet ceny: 106/100 = 1,06 1,06·204 = 216 Kč Z tabulky 2 je zřejmé, že ceny přírodních materiálů jsou cenově náročnější než klasické materiály. Z důvodu pohyblivosti cen na trhu jsou ceny uvedené v tabulce orientační. 24

5 Výsledky 5.1 Orientační propočty tepelných ztrát při použití konkrétních typů izolačních materiálů d tloušťka konstrukce – m λ

součinitel tepelné vodivosti – W/m·K, individuální pro každý materiál (podle programu Teplo) odpor konstrukce – m2K/W

Rv

tepelný

Ri

tepelný odpor při přestupu tepla v interiéru – 0,13 m2K/W

R e tepelný odpor při přestupu tepla v exteriéru – 0,04 m2K/W U

součinitel prostupu tepla konstrukce – W/m2K

U

doporučené 0,2 W/m2K

U

požadované 0,3 W/m2K

5.1.1 Příklad skladby obvodové stěny s minerální izolací interiér

exteriér sádrovláknitá deska 15 mm tepelná izolace 40mm parozábrana dřevěný rám vyplněn tepelnou izolací 120mm sádrovláknitá deska 15mm termofasáda 107mm Obr. 25 Obvodová stěna s minerální izolací (www.rdrymarov.cz) Rv=Ri+Re+(Σ d/λ) 0,015 0,04 0,0002 0,12 0,015 0,1 0,0035 0,0035 Rv=0,13+0,04+  + + + + + + +  0,22 0,06 0,39 0,061 0,22 0,044 0,8 0,7 Rv=5,22 m2K/W 1

U=Rv U=0,191 W/m2K U=0,191 W/m2K < UD N 25

Příklad skladby obvodové stěny s minerální izolací vyhovuje na doporučenou hodnotu součinitele prostupu tepla.

Pozn.: Původní součinitel λ=0,049 W/m·K u tepelné izolace z minerálních vláken je zhoršen přítomností rámové konstrukce. Výsledný součinitel tepelné vodivosti je tedy λ=0,06 W/m·K. 5.1.2 Příklad skladby obvodové stěny s korkovou izolací

dřevěný obklad 19 mm tepelná izolace korková drť 44 mm parozábrana rámová konstrukce vyplněná tepelnou izolací (korková drť) 92 mm vnější srubová konstrukce 92 mm

i

e

Obr. 26 Obvodová stěna s korkovou izolací (www.moraviawood.cz) Rv=Ri+Re+(Σ d/λ) 0,019 0,044 0,0002 0,092 0,092 Rv=0,13+0,04+  + + + +  0,18 0,061 0,39 0,061 0,18 Rv=3,017 m2K/W 1

U=Rv U=0,331 W/m2K < UPN – nevyhovuje Z výpočtu vyplývá, že hodnota U prostupu tepla konstrukce nevyhovuje, aby vyhovoval, je nutné zvětšit tloušťku tepelné izolace.

Pozn.: Původní součinitel λ=0,05 W/m·K u tepelné izolace (korková drť) je zhoršen přítomností rámové konstrukce. Výsledný součinitel tepelné vodivosti je tedy λ=0,061 W/m·K.

26

5.1.3 Příklad skladby obvodové stěny s izolací z ovčí vlny v kombinaci s izolací ze skleněných vláken i

sádrokartónová deska 12,5mm izolace z ovčí vlny 40mm OSB deska 22 mm dřevěná rámová konstrukce 50/60 mm vyplněná izolací ze skleněných vláken 160 mm dřevovláknitá deska 80 mm omítka 7 mm

e

Obr. 27 Obvodová stěna s ovčí vlnou (Chybík, 2009) Rv=Ri+Re+(Σ d/λ) 0,0125 0,04 0,022 0,16 0,08 0,007 Rv=0,13+0,04+  + + + + +  0,22 0,038 0,13 0,052 0,038 0,7 Rv=6,64 m2K/W

1

U=Rv U=0,151 W/m2K U=0,151 W/m2K < UD N Příklad skladby obvodové stěny s izolací z ovčí vlny v kombinaci s izolací ze skleněných vláken vyhovuje na doporučenou hodnotu součinitele prostupu tepla.

Pozn.: Původní součinitel λ=0,041 W/m·K u tepelné izolace ze skleněných vláken je zhoršen přítomností rámové konstrukce. Výsledný součinitel tepelné vodivosti je tedy λ=0,052 W/m·K.

27

5.1.4 Příklad skladby obvodové stěny se slaměnými ekopanely a s lněnou plstí i

hlíněná omítka 15 mm lněná plsť 1 mm dřevěné bednění 30 mm sláma 400 mm vodorovné laťování 35/50 mm hlíněná omítka 80 mm

e

Obr. 28 Konstrukce obvodového pláště (Chybík, 2009) Rv=Ri+Re+(Σ d/λ) 0,015 0,001 0,03 0,2 0,08 0,12 0,08 Rv=0,13+0,04+  + + + + +   0,76 0,038 0,18 0,109 0,102 0,109 0,76 Rv=4,2 m2K/W

1

U=Rv U=0,238 W/m2K U=0,238 W/m2K < UPN Příklad skladby obvodové stěny se slaměnými ekopanely a s lněnou plstí vyhovuje na požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla.

Pozn.: Původní součinitel λ=0,102 W/m·K u slaměné tepelné izolace (ekopanel) je zhoršen přítomností rámové konstrukce. Výsledný součinitel tepelné vodivosti je tedy λ=0,109 W/m·K.

28

5.1.5 Příklad skladby obvodové stěny s konopnou izolací

i

e sádrokartónová ohnivzdorná deska 12,5mm instalační mezera s konopnou izolací 30mm OSB deska 18mm parozábrana dřevěný rám vyplněn konopnou izolací 160mm dřevovláknitá deska 22mm nosné sloupky vnější fasáda

Obr. 29 Obvodová stěna s konopnou izolací (www.izolace-konopi.cz)

Rv=Ri+Re+(Σ ) 0,0125 0,03 0,018 0,0002 0,16 0,022 Rv=0,13+0,04+  + + + + +  0,22 0,04 0,13 0,39 0,053 0,13 Rv=4,3 m2K/W

1

U=Rv U=0,232 W/m2K U=0,232 W/m2K < UPN Příklad skladby obvodové stěny s konopnou izolací vyhovuje na požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla.

Pozn.: Původní součinitel λ=0,04 W/m·K u tepelné izolace z konopí je zhoršen přítomností rámové konstrukce. Výsledný součinitel tepelné vodivosti je tedy λ=0,053 W/m·K.

29

5.1.6 Příklad skladby obvodové stěny s rákosovými izolačními panely i

hlíněná omítka jemná 25 mm e hlíněná omítka na štukatérské rákosové pletivo rákosový tepelně izolační panel 50 mm nosná roubená konstrukce - spáry vyplněné 220 mm konopnou izolací z vnější strany vymazané hlíněnou maltou na dřevěné kolíky

Obr. 30 Roubená stěna s rákosovými izolačními panely (www.rakosovestrechy.cz)

Rv=Ri+Re+(Σ ) 0,0250 0,05 0,22 Rv=0,13+0,04+  + +  0,76 0,055 0,16 Rv=2,487 m2K/W

1

U=Rv U=0,402 W/m2K U=0,402 W/m2K < UPN Z výpočtu vyplývá, že hodnota U prostupu tepla konstrukce nevyhovuje, aby vyhovovala, je nutné zvětšit tloušťku tepelné izolace.

Pozn.: Protože skladba obvodové stěny neobsahuje parozábranu, bude docházet ke srážení vody v konstrukci. Viz příloha - rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce.

30

5.1.7 Příklad skladby obvodové stěny s celulózovou izolací

sádrokartónová deska 12,5 mm kontralaťování / instalační rovina 30 mm parotěsná zábrana celulózová izolace 120 mm srubová stěna 180mm

i

e

Obr. 31 Obvodová stěna s celulózovou izolací (www.isocell.at)

Rv=Ri+Re+(Σ ) 0,0125 0,03 0,0002 0,12 0,18 Rv=0,13+0,04+  + + + +  0,22 0,147 0,39 0,052 0,18 Rv=3,739m2K/W

U=

1 Rv

U=0,267W/m2K U=0,267W/m2K < UPN – vyhovuje Příklad skladby obvodové stěny s celulózovou izolací vyhovuje na požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla.

Pozn.: Původní součinitel λ=0,04 W/m·K u tepelné izolace z celulózy je zhoršen přítomností rámové konstrukce. Výsledný součinitel tepelné vodivosti je tedy λ=0,052 W/m·K.

31

5.1.8 Příklad skladby obvodové stěny s dřevovláknitou izolací i

e sádrokartónová ohnivzdorná deska 12,5mm instalační mezera s konopnou izolací 30mm parozábrana dřevěná nosná konstrukce 120 mm dřevovláknitá tepelně izolační deska 80 mm dřevovláknitá tepelně izolační deska 80 mm polyesterová mřížka, povrchová úprava 5 mm

Obr. 32 Obvodová stěna s dřevovláknitou izolací (www.izolace-konopi.cz)

Rv=Ri+Re+(Σ )

0,0125 0,03 0,0002 0,12 0,08 0,08 0,0025 0,0025 Rv=0,13+0,04+  + + + + +    0,22 0,046 0,39 0,22 0,046 0,046 0,8 0,7 Rv=4,91 m2K/W

1

U=Rv U=0,204 W/m2K U=0,204 W/m2K < UPN – vyhovuje Příklad skladby obvodové stěny s dřevovláknitou izolací vyhovuje na požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla.

32

6 Diskuse Materiály používané na tepelnou a zvukovou izolaci mají široké uplatnění nejen ve stavebnictví. Platí to především pro materiály rostlinného a živočišného původu. Mezi důležité přednosti přírodních materiálů patří především zdravotní nezávadnost, obnovitelnost zdroje, recyklovatelnost a možnost kompostovat jejich odpad. Tím nedochází k zatěžování životního prostředí. V porovnání s klasickými izolacemi se přírodní izolace vyznačují vyšší hořlavostí, snížení hořlavosti docílíme přidáním nebo impregnací ochrannými látkami. K nevýhodám přírodních surovin patří náchylnost na plísně, hnilobu a napadení škůdci. Z hlediska tvorby plísně či hniloby je důležité materiály při skladování chránit před případnou vlhkostí a stejně tak při zabudování zamezit přístupu vlhkosti. Ve srovnání s klasickými izolacemi pro přírodní izolace platí vyšší hodnoty tepelné vodivosti. Pokud se použije přírodní izolační materiál, doporučuje se použít větší tloušťka izolace. Dále v porovnání s klasickými materiály se vyznačují vyšší hodnotou tepelné kapacity. Přírodní materiály tedy akumulují větší množství tepla a příznivě ovlivňují výkyvy teplot v interiéru mezi dnem a nocí. S tepelnou kapacitou souvisí hustota materiálu, pokud je sice hodnota tepelné kapacity vysoká, ale zároveň hustota stejného materiálu je nízká, nemůžeme tento materiál považovat za dobrý akumulátor tepla. Některé přírodní materiály mají schopnost regulovat vlhkost v interiéru. To znamená, že některé jsou schopny přijímat a zase uvolňovat případnou vlhkost, podle podmínek interiéru. S touto vlastností souvisí i schopnost přírodních izolací na sebe vázat škodlivé látky např.: kouř a formaldehyd. Pokud tedy dodržíme určité zásady především při zabudování izolací z přírodních surovin, určitě nám mohou nahradit průmyslově vyráběné izolace.

33

7 Závěr Bakalářská práce se zabývala izolacemi přírodního původu a průmyslově vyrobenými izolačními materiály v dřevostavbách. Materiály přírodního původu při zpracování na rozdíl od průmyslově vyráběných materiálů nezatěžují životní prostředí, při práci s nimi nezpůsobují podráždění pokožky a na jejich výrobu není zapotřebí tolik energie. Naopak mají příznivý vliv nejen na psychiku ale i na zdraví člověka. Z hlediska psychiky přírodní materiály zlepšují náladu a navazují pocit pohody. Pokud dodržíme určité zásady při aplikaci přírodních materiálů, můžeme z jejich použití těžit. Některé izolační materiály přírodního původu díky svým vlastnostem příznivě ovlivňují klima interiéru z hlediska regulace vlhkosti a akumulace tepla. Samozřejmě se přírodní materiály vyznačují i nevýhodami, mezi které patří vyšší hodnoty tepelné vodivosti, snadněji podléhají plísni, tvorbě hub a mohou být napadeny např. moly či hlodavci. Pokud bychom dále porovnali pořizovací cenu například polystyrénu a ovčí vlny, našli bychom další důležitou nevýhodu, která má negativní vliv při výběru a rozhodování zákazníka. V současné době, při snaze znovu objevovat a získávat informace v souvislosti s přírodními materiály, dochází k mezinárodní spolupráci, což se dá vnímat jako další výhoda a přínos. Všechny nedostatky přírodních materiálů snad budou časem úplně nebo částečně eliminovány. S tímto samozřejmě souvisí přístup člověka, zda se bude snažit podporovat přírodní obnovitelné zdroje a bude se navracet již k zapomenutým tradičním řemeslům.

34

8 Summary Insulating materials in constructions undoubtedly

fulfill an indispensable

function. The main function and current requirement of insulating materials is to prevent heat loss from heated buildings and having ability of perimeter walls to accumulate heat. Appropriately chosen insulation saves energy and cost. The heat loss occurs with the transmission through structure. Heat loss depends on the thermal conductivity coefficient; each material as different thermal conductivity. Another important value of insulation materials is heat resistance, which expresses the heat loss of the construction. It therefore follows that the higher is the thermal resistance of the construction, the better it insulates. The same applies for thermal conductivity coefficient, which expresses the amount of heat released through a surface layer of material. The simplest classification of insulating materials is apparent from its original composition. This thesis is primarily concerning insulating materials made of natural materials and traditional materials. The biggest advantage of all materials from natural resources is recoverability and a small burden on the environment. Of course materials from natural raw materials are characterized by other positive features that already our ancestors knew. In these days when the environment is highly endangered and one is surrounded by industrially manufactured products, releasing a variety of pollutants into the atmosphere during the production and also later when used by humans, it is good that people are using once again the long ago discovered and forgotten materials. The fact remains that in the Czech Republic comparing to abroad, remain natural raw materials behind the traditional insulation materials. This fact affects mainly the price, lack of information, perhaps mistrust and also shortage of such materials. This shortage has not been yet, is partially or will be eventually completely removed.

35

9 Použitá literatura HAVÍŘOVÁ, Z., 2005: Dům ze dřeva. 1 vyd. Brno: ERA group, s.r.o., 99 s. ISBN 80-7366-008-3.

HRÁZSKÝ J., KRÁL, P., 2010: Izolační materiály z obnovitelných surovin - I. Stolařský magazín, sv. 11, č. 1-2, s. 6-7. ISSN 1335-7018

HRÁZSKÝ, J., KRÁL, P., 2010: Izolační materiály z obnovitelných surovin - II. Stolařský magazín, sv. 11, č. 3, s. 6-7. ISSN 1335-7018.

HRÁZSKÝ, J., KRÁL, P., 2010: Izolační materiály z obnovitelných surovin - korek a rákos. Stolařský magazín, sv. 11, č. 7-8, s. 6-7. ISSN 1335-7018.

HRÁZSKÝ, J., KRÁL, P., 2010: Izolační materiály z obnovitelných surovin - len a ovčí vlna. Stolařský magazín, sv. 11, č. 6, s. 6-7. ISSN 1335-7018.

HRÁZSKÝ, J., KRÁL, P., 2010 Izolační materiály z obnovitelných surovin-sláma a technické konopí. Stolařský magazín, sv. 11, č. 5, s. 6-7. ISSN 1335-7018.

HRÁZSKÝ, J., KRÁL, P., 2010: Izolační vláknité desky. Stolařský magazín, sv. 11, č. 4, s. 6-7. ISSN 1335-7018.

CHYBÍK, J., 2009: Přírodní stavební materiály. Grada Publishing, Praha, 268 s.

NAGY, E., 2006: Mezinárodní konference. Přírodní materiály ve stavbách. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta architektury, 71-77 s. ISBN 80-214-3200-4

ŠUBRT, R., 1998: Tepelné izolace domů a bytů. Grada Publishing, Praha, 88 s. ISBN 80-7169-566-1

TOBOLKA, Z., SVOBODA, L., 1993: Materiály pro stavební izolace. Vyd. ČVUT, 66 s. ISBN 80-01-00924-6

36

Internetové zdroje:

DANIEL, D., Ovčí vlna jako izolace: Jak na to? [online] citováno 17. února 2011 Dostupné World Wide Web: < http://www.nazeleno.cz/stavba/izolace-2/ovci-vlna-jakoizolace-jak-na-to.aspx> Isocell [online] citováno 25. února 2011 Dostupné World Wide Web: Isover s.r.o [online] citováno 15. dubna 2011 Dostupné World Wide Web: VRONOVÁ, M., Ovčí vlna jako izolace: Zelený výmysl, nebo užitečné řešení? [online] citováno 17. února 2011 Dostupné World Wide Web:

37

10 Přílohy Vybrané příklady obvodových skladeb zpracovaných v programu: „Teplo“ Zatížení vnější návrhovou teplotou a vlhkostí dle ČSN 730540 Okrajové podmínky: interiér 21 °C, 55 % exteriér -13 °C, 84 % 10.1 Minerální vlna

Rozložení teplot v typickém místě konstrukce

Rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce 38

10.2 Izolace ze lnu a slaměný ekopanel Okrajové podmínky: interiér 21 °C, 55 % exteriér -13 °C, 84 %

Rozložení teplot v typickém místě konstrukce

Rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce

39

10.3 Konopná izolace Okrajové podmínky: interiér 21 °C, 55 % exteriér -13 °C, 84 %

Rozložení teplot v typickém místě konstrukce

Rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce

40

10.4 Rákosové izolační panely Okrajové podmínky: interiér 21 °C, 55 % exteriér -13 °C, 84 %

Rozložení teplot v typickém místě konstrukce

Rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce

41

10.5 Dřevovláknité izolační desky Okrajové podmínky: interiér 21 °C, 55 % exteriér -13 °C, 84 %

Rozložení teplot v typickém místě konstrukce

Rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce

42

11 Seznam tabulek Tab. 1 Přehled materiálů pro tepelnou izolaci ………………………………………...22 Tab. 2 Přehled cen materiálů pro tepelnou izolaci……………………………………..24

43

12 Seznam obrázků Obr. 1 Quercus Suber………………………………………………………………….. 4 Obr. 2 Loupání kůry…………………………………………………………………… 4 Obr. 3 Ovčí vlna……………………………………………………………………….. 5 Obr. 4 Čistění ovčí vlny……………………………………………………………….. 5 Obr. 5 Květ lnu setého………………………………………………………………… 6 Obr. 6 snopek ze lnu a lněné tepelné a zvukové izolace………………………………. 6 Obr. 7 Vrcholík konopí………………………………………………………………... 8 Obr. 8 Izolační desky z konopí………………………………………………………... 8 Obr. 9 Sušení jednoletého rákosu……………………………………………………... 9 Obr. 10 Rákosové zateplovací panely…………………………………………………. 9 Obr. 11 Slaměné balíky………………………………………………………………...10 Obr. 12 Stéblo pšeničné slámy zvětšeno elektronovým mikroskopem……………….. 10 Obr. 13 Izolace z celulózy…………………………………………………………….. 12 Obr. 14 Zateplení střešní konstrukce materiály Steico………………………………... 13 Obr. 15 Aplikace izolace do rámové konstrukce dřevostavby………………………... 14 Obr. 16 Izolace z korku………………………………………………………………... 15 Obr. 17 Zabudování ovčí vlny jako tepelné izolace…………………………………... 15 Obr. 18 Vkládání tepelně izolační desky ze lnu mezi krokve………………………….16 Obr. 19 Konopí jako utěsňovací materiál……………………………………………... 17 Obr. 20 Rákosová střecha……………………………………………………………... 18 Obr. 21 Skelet z lehké fošnové konstrukce připravený pro vložení balíků slámy…….. 19 Obr. 22 Otevřené foukání použití k izolování beze spár……………………………… 19 Obr. 23 Aplikace vnitřní izolace střechy izolačními dřevovláknitými deskami………. 20 Obr. 24 Vnější izolace obvodových stěn izolačními dřevovláknitými deskami………. 20 Obr. 25 Obvodová stěna s minerální izolací…………………………………………... 25 Obr. 26 Obvodová stěna s izolací z korku…………………………………………….. 26 Obr. 27 Obvodová stěna s ovčí vlnou…………………………………………………. 27 Obr. 28 Konstrukce obvodového pláště……………………………………………….. 28 Obr. 29 Obvodová stěna s konopnou izolací………………………………………….. 29 Obr. 30 Roubená stěna s rákosovými izolačními panely……………………………… 30 Obr. 31 Obvodová stěna s celulózovou izolací………………………………………... 31 Obr. 32 Obvodová stěna s dřevovláknitou izolací…………………………………….. 32

44